Uma coluna de fracionamento contínuo pode separar
de uma mistura que contém
em mol de
(mais volátil) e
em mol de
e um destilado contendo
em mol de
e um produto de base contendo
em mol de
. Uma razão de refluxo de
por mol de produto deve ser usada. Os calores latentes de vaporização do
e do
podem ser tomados como iguais a
. O condensador é total.
a) Determinar o número de estágios ideais, a posição do ponto de alimentação utilizando o método de McCabe-Thiele e o refluxo mínimo nos seguintes casos:
a alimentação é uma mistura contendo
de vapor
de líquido
a) Determinar o número de estágios ideais, a posição do ponto de alimentação utilizando o método de McCabe-Thiele e o refluxo mínimo nos seguintes casos:
a alimentação é uma mistura contendo
Passo 1
O enunciado diz que temos uma coluna de destilação contínua tratando uma alimentação de
kg/h que, em base molar, contém 40 % C
e 60 % CC
. O destilado (D) deve ter 97 % mol de C
e o fundo (W) 2 % mol de C
(isto é, 98 % CC
). A razão de refluxo escolhida é
e a alimentação é uma mistura com fração de vapor
(e, portanto, fração líquida
). O condensador é total, e a curva de equilíbrio binário C
–CC
foi fornecida no gráfico. Vamos usar o método de McCabe–Thiele para
- determinar
graficamente, - traçar a reta de operação do retificador para
, - traçar a q-linha para
e localizar onde ela cruza a curva de operação, - contar (por “degraus”) o número de estágios teóricos e
- identificar em que estágio a alimentação deve entrar.
Passo 2
Calcular as composições e os fluxos molares relativos (base molar).
– Fração molar de C na alimentação:
– Fração molar de C
– Fração molar de C
no destilado:
– Fração molar de C
no fundo:
Como não precisamos dos valores absolutos de
para o McCabe–Thiele (só as composições e
), passamos ao gráfico.
Passo 3
Determinar graficamente o refluxo mínimo
.
- No diagrama
vs.\ (equilíbrio), marcar o ponto . - Traçar da origem uma reta que seja “tangente” à curva de equilíbrio e passe por
. - A inclinação dessa reta é
- Medindo a inclinação no gráfico obtém-se
Passo 4
Traçar a reta de operação do retificador para
.
A reta do topo (retificador) em y–x é dada por
A reta do topo (retificador) em y–x é dada por
Substituindo
e
, fica
Traça-se essa reta no gráfico de equilíbrio.
Passo 5
Traçar a q-linha da alimentação.
Para fração de vapor , a q-linha tem equação
Para fração de vapor
No gráfico, parte-se de
e traça-se a linha de inclinação –2. Onde ela cruza as retas de operação define o estágio de alimentação.
Passo 6
Contar o número de estágios teóricos (“degraus”).
- A partir de
sobe-se vertical até a reta de operação do retificador. - Anda-se horizontal até a curva de equilíbrio.
- Repete-se alternadamente (vertical–horizontal) até atingir
. - Cada par vertica
orizontal conta um estágio.
Fazendo isso graficamente para
chega-se a
Passo 7
Localizar o estágio de alimentação.
No “degrau” em que a q-linha cruza o degrau da coluna obtém-se que a alimentação deve ser introduzida aproximadamente no
No “degrau” em que a q-linha cruza o degrau da coluna obtém-se que a alimentação deve ser introduzida aproximadamente no
Resposta
Relação de refluxo mínimo
Número de estágios teóricos para
Estágio de alimentação
Estágio de alimentação